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永磁同步电动机作为一种电动机新技术应用于电梯领域始于二十世纪九十年代,它带来了一次电梯驱动形式上的革命,使节能、环保、低噪声、小机房、无机房成为可能。十年来的发展,经过各生产厂家的不断变革、创新,从制动器形式上分,无齿轮曳引机由原来单一的双推制动器发展成为双推、叠式、碟式、轴式4种主要形式;从转子结构上分有内转子与外转子2种形式;速度从0.3m/s到7m/s。不管怎么说,永磁同步技术的应用在客观上使电梯的节能有了巨大的发展空间。有关资料表明,永磁同步无齿轮曳引机与有齿轮曳引机相比节能达到了44%,如果配置能源反馈型驱动装置,其节能效果达到70%。所有这些表明,永磁同步无齿轮曳引机最终全部替代有齿轮曳引机是一个必然趋势。
1 无齿轮曳引机目前的状态
1.1 生产与使用状态
如前言所述,一个好的产品经过近十年的发展,现已初具规模。它与任何新生事物发展一样,经历抵制、观望、发展的过程。目前国内载人电梯中,无齿轮曳引机的使用率已达60%左右,国内目前的客梯年产量为20万台,无齿轮曳引机的年销量达12万台,总产值有20亿左右。主要生产厂家有西子富沃德、常熟通润、沈阳蓝光、宁波欣达、KDS、宁波申菱等。而其中又以西子富沃德、常熟通润在技术、品种、产量上略有领先,占总产量的45%左右。电梯三大巨头三菱、日立、OTIS又建有自产自销的无齿轮曳引机工厂。
1.2 曳引机的结构状态及特点
目前各曳引机厂家生产的永磁同步无齿轮曳引机主要结构按制动器形式分主要有4种形式:双推制动器、叠式制动器、碟式制动器、轴式制动器。
其主要特点如下。
双推制动器:
优点——制动器形式简单、弹簧调节方便。
缺点——结构复杂、成本较高、使用时间长后容易引起动作声音过大。
叠式制动器:
优点——结构简单,制动方式可靠、制动声音低。
缺点——间隙调节与弹簧调节困难。
碟式制动器:
优点——制动形式简单,制动面为双面磨擦,正压力小,声音轻。
缺点——因制动盘直径大制造与装配精度要求高。
轴式制动器:
优点——制动器制造方便,调节简单。
缺点——因制动面直径小正压力大,成本较高。
由于这4种制动器的结构特点,因而也派生出了不同的曳引机结构状态,但大致可归纳为这4种。
1.3 材料的使用
(1) 磁钢:目前一般曳引机厂家都是使用35SH钕铁硼作为永磁同步无齿轮曳引机的转子永磁体,个别厂家使用38SH与33UH。造成这一因素主要是磁钢的成本与设计要求所决定,35SH作为一种成熟的产品,其价格较为便宜,最高失磁温度150℃也满足了F级绝缘耐热等级的要求,因效率指标不作考核,其最大磁积能也基本符合要求。
矽钢片:目前主要使用DW470,如前所述由于对效率不作考核,许多厂商为了降低成本而采用DW600或DR510。
漆包线:为了与F级绝缘相适应,目前与之相配的漆包线为普通F级,而很少考 虑变频器波形对漆包线的影响,如采用180级聚酯亚胺。
1.4 曳引机效率与标准化状况
永磁同步无齿轮曳引机刚刚处于发展阶段,机型千姿百态,效率情况也根椐各生产厂家的成本掌握情况从60%到95%不等。国家2008年底的《电梯曳引机》征求意见稿至今没有发布,何况征求意见稿也仅仅是对GB/T13435-1992《电梯曳引机》的修改,其内容既没有对能效指标提出要求,也没有对安装尺寸有一个规范。因此尽管无齿轮曳引机比有齿轮曳引机效能有所提高,但没有一个厂家在效率上对自己有所规范,对产品系列化有一个规范的设计。由此带来了第一是资源的浪费,结构件没有标准化,生产效率低下,互换性差;第二没有效率要求,各厂家片面追求成本,造成永磁同步曳引机没能达到应有的节能效果。
2 永磁同步无齿轮曳引机的发展趋势
2.1 结构的发展
随着资源成本的不断上升,提高无齿轮曳引机的效率与减少单件产品的成本成为必然。因此钢带式小曳引轮的结构的曳引机发展成为发展的方向。由于受到曳引轮直径为40倍钢丝绳直径的限制,目前GB 7588-1995所规定的最小钢丝绳为6mm,因此所对应的最小曳引轮只能做到320 mm,相应曳引机的设计只能是低速大转矩的概念了。曳引机的转矩是与曳引机的体积成正比,体积与成本成正比。同时曳引机适当提高转速也为效率的提高带来可能。OTIS的GEN2所对应的曳引轮为100~120mm,Schindler3300,其曳引轮只有85 mm。如果说钢带的国产化或成本的进一步下降,钢带曳引方式的应用,使用钢带曳引机成本将下降50%以上。
2.2 材料的发展趋势
永磁同步无齿轮曳机之所以能发展,其主要因素是节能,因此降低铜耗、铁耗,提高效率肯定的下一步的发展趋势。
矽钢片:将会采用DW310甚至更高性能的材料;磁钢:将会采用钕铁硼40SH以上的材料,为了提高曳引机的可靠性以及材料发展与成本的下降,40UH以上材料的使用也成为可能;漆包线:为了改善曳引机定子部份的可靠性,防止波峰电压对定子的损伤,三层漆膜200级的漆包线的将会大量使用。
随着冶炼技术的提高以及人们对转子综合性能要求考虑的增多,转子导磁材料的将会由高性能的球墨铸铁取代,球墨铸铁既有较好的机械性能又有良好的导磁性能,在发达国家的电机产品中已经开始使用。
2.3 标准化的可能
目前永磁同步无齿轮曳引机的可参照的标准中没有效率、没有功率因素、没有统一的安装尺寸要求。随着大规模生产的出现与要求,以及国家能效标准要求的出台,永磁同步无齿轮曳引机标准化与具有效率要求成为必然,同时它将带动曳引机零部件及配套件的标准化。
3 结论
永磁同步无齿轮曳机替代有齿轮曳引机是一场革命,但是发展过程中浪费严重,标准化、专业化生产在发展的后阶段成为必然。在竟争过程中各公司都有机会,而最终采用标准零部件组装成符合标准尺寸,规定效率的曳引机是发展的方向。最终标准化的产品是成本最轻、结构最合理、效率最高的系列化产品。
来自中国电梯网
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